6.2向心力 讲义-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

向心力 1.向心力 1.1 定义 做匀速圆周运动的物体，会受到指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。 1.2 向心力的方向 总是沿着半径指向圆心且时刻改变。而线速度方向沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的方向而不改变线速度的大小。 1.3 向心力的表达式 或者 将，代入上式还可以得出： 1.4 向心力的作用 只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 [批注](1)向心力是按力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，相反任何性质的力都可以作为向心力。 (2)向心力可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力。 [例1]关于向心力的说法正确的是( ) A.物体由于做圆周运动而产生向心力 B.向心力不改变做圆周运动的物体的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力 [变式1]如图所示，一小球用细绳悬挂于点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以点为圆心做圆周运动，提供运动中小球所需向心力的是( ) A.绳的拉力 B.重力和绳拉力的合力 C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 [变式2]如图所示，一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，则关于老鹰受力的说法正确的是( ) A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用 B.老鹰受重力和空气对它的作用力 C.老鹰受重力和向心力的作用 D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用 [变式3]如图所示,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针).某段时间圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受合力的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是( ) A. B. C. D. [例2]某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球手牵着在空中甩动，使小球在水平面内作圆周运动(如图所示)，则下列说法中不正确的是( ) A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变 B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大 C保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小 [变式1]如图所示，、两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，两物块始终相对圆盘静止，已知两物块的质量，运动半径，则下列关系一定正确的 是( ) A.角速度 B.线速度 C.向心加速度 D.向心力 [变式2]如图所示，质量相等的小球、分别固定在轻杆的中点及端点，当轻杆在光滑的水平面上绕点匀速转动时，求轻杆的段及段对、两球的拉力与之比为( ) A.1:1 B.2:1 C.2:3 D.3:2 2.圆周运动中向心力的分析与计算 [例1]一小球在半径为的光滑半球容器内做水平面内的匀速圆周运动，试分析图中的 (小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角)与线速度、周期的关系。(小球的半径远小于) [变式1]在光滑的圆锥漏斗的内壁，两个质量相同的小球和，分别紧贴着漏斗在水平面内做匀速圆周运动，其中小球的位置在小球B的上方，如图所示．下列判断正确的是( ) A.球的速率大于球的速率 B.球的角速度大于球的角速度 C.球对漏斗壁的压力大于球对漏斗壁的压力 D.球的转动周期大于球的转动周期  [变式2]有一种玩具结构如图所示,竖直放置的光滑铁圆环的半径为,环上穿有一个带孔的小球,仅能沿环做无摩擦滑动.如果圆环绕着通过环心的竖直轴以的角速度旋转,则小球相对环静止时和环心的连线与的夹角是( ) A.  B. C. D. [变式3]如图所示，长为的悬线固定在点，另一端拴着质量为的小球，将悬线拉至水平，由静止释放小球，当悬线与竖直方向成角时，小球的速度为，下列说法正确的是( ) A.小球做匀速圆周运动 B.小球的加速度为 C.细线的拉力大小为 D.细线的拉力等于小球的向心力 [变式4]如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒，其轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动。有一质量为的小球紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动，筒口半径和筒高分别为和，小球所在的高度为筒高的一半。已知重力加速度为，则 ( ) A.小球做匀速圆周运动的角速度 B.小球受到重力、支持力和向心力三个力作用 C.小球受到的合力大小为 D.小球受到的合力方向垂直筒壁斜向上